一种轨道系统安全状态综合监测及智能分析方法

  本发明公开了一种轨道系统安全状态综合监测及智能分析方法，该方法融合了三种传感监测技术，基于光纤光栅技术监测结构温度等低频数据，采用修正应力‑应变技术监测钢轨横、垂向应力等高频数据，对于道岔尖轨等难以接触测量的敏感结构，利用视频感知技术观测结构大变形及表面状态，形成铁路轨道系统从外观到内在、从高频到低频的全天候系统监测。通过对采集的多源数据进行融合分析，可有效对轨道状态进行评估、诊断及预测，进而实现轨道安全状态及时预警。本发明测点布置合理，监测过程自动程度高，对线路状态评估准确，对异常情况预警及时，实现了铁路轨道系统服役的安全可控，为列车的安全、平稳运行提供了可靠保障。

  一种轨道系统安全状态综合监测及智能分析方法，其特征在于，该方法包括：S1、利用光纤光栅传感器采集轨道系统在低频下的应力、位移和温度数据；S2、利用视频传感器监测轨道系统中道岔尖轨的位移数据；S3、利用应力花贴采集轨道系统中钢轨在高频下的垂向应力和横向应力数据；S4、对步骤S1至S3采集得到的轨道系统数据进行分析处理，根据轨道系统受力和变形的监测数据，利用多元回归模型及BP神经网络对轨道受力与变形进行预测；S5、设定阈值，结合监测数据进行聚类分析，对可能发生的破坏进行预警；所述步骤S5包括：S5.1、以高速铁路无砟轨道线路维修规则中对尖轨位移和基本轨位移的限值作为一级报警阈值，将实时监测数据与预先设定的一级报警阈值进行比对，若超限则发出一级报警提示；S5.2、将除当前监测值以外的其余各监测项历史数据的算术平均值加、减三倍均方根作为二级报警阈值，将监测数据与预先设定的二级报警阈值进行比对，若超限则发出二级报警提示；S5.3、将样本数据每个时间点采集到的不同属性的数据构成具有多个参数的空间向量，在簇量与向量纬度相同的情况下进行聚类分析，设定为三级报警阈值，超限数据进行三级报警提示；所述步骤S5.3包括：S5.3.1、设定参数向量T其时间序列为[Mo,Mo,Mo,…，Mo，…，Mo](k＝1,2,3，…)，1 2 3 k n式中，T 为测得气温，T 为左侧轨温，T 为右侧轨温，S 为梁端处钢轨应力，S 为气温 轨温1 轨温2 梁端 辙叉辙叉处钢轨应力，S 为心轨处钢轨应力，S 为固定支座处钢轨应力，S 为尖轨尖端心轨 固定支座 尖轨尖端处钢轨应力，D 为尖轨尖端处位移；尖轨尖端S5.3.2、鉴于左右股钢轨轨温不完全相同，令T' ＝T ‑T ，轨温2 轨温2 轨温1T' 左右轨温度差异值，T 为左轨轨温，T 为右轨轨温；轨温2 轨温1 轨温2S5.3.3、鉴于各点的钢轨应力与轨温密切相关，令S'＝ε＝S‑a‑bT ；i i i i i 轨温1式中，S为不同位置的钢轨应力，ε为一元回归模型中除轨温外的因素对应力的影响；i ia ,b分别为应力对轨温线性回归相关性分析中的回归常数和回归系数，S'为钢轨应力预i i i测值与实测值之间的差距；S5.3.4、鉴于各点的钢轨位移与轨温也具有一定的相关性，令D'＝ε＝D‑a‑bT ，i i i i i 轨温式中，D为不同位置的钢轨位移，ε为一元回归模型中除轨温外的因素对位移的影响，i ia ,b分别为位移对轨温线性相关分析中的斜率回归常数和回归系数，D'为钢轨位移预测i i i值与实测值之间的差距。